Tabla de Contenidos
Dalam studi elastisitas materi, modulus volume adalah konstanta yang menggambarkan sejauh mana suatu zat tahan terhadap kompresi. Ini didefinisikan sebagai rasio antara peningkatan tekanan dan penurunan volume yang dihasilkan dari suatu material. Seiring dengan modulus Young, modulus geser, dan hukum Hooke, modulus curah menggambarkan respons material terhadap tegangan atau regangan .
Biasanya, modulus curah ditunjukkan oleh K atau B dalam persamaan dan tabel. Ini paling sering digunakan untuk menggambarkan perilaku cairan, tetapi dapat digunakan untuk mempelajari kompresi seragam zat apa pun. Beberapa kegunaan lainnya memprediksi kompresi, menghitung kepadatan, dan secara tidak langsung menunjukkan jenis ikatan kimia dalam suatu zat. Modulus volume dianggap sebagai deskriptor sifat elastis karena bahan yang dikompresi kembali ke volume aslinya setelah tekanan dilepaskan.
Satuan modulus volume adalah pascal (Pa) atau newton per meter persegi (N/m 2 ) dalam sistem metrik, atau pound per inci persegi (PSI) dalam sistem Inggris.
Tabel nilai modulus volume berbagai cairan
Ada nilai modulus curah untuk padatan (misalnya, 160 GPa untuk baja; 443 GPa untuk intan; 50 MPa untuk helium padat) dan gas (misalnya, 101 kPa untuk udara pada suhu konstan), tetapi daftar tabel yang paling umum nilai untuk cairan. Di bawah ini adalah nilai perwakilan dalam bahasa Inggris dan satuan metrik:
Satuan bahasa Inggris Satuan metrik
Aseton 1,34 0,92
Benzena 1,5 1,05
Karbon tetraklorida 1,91 1,32
Etil alkohol 1,54 1,06
Bensin 1.9 1.3
Gliserin 6.31 4.35
Minyak mineral ISO 32 2.6 1.8
Minyak Tanah 1.9 1.3
Merkuri 41,4 28,5
Parafin 2.41 1.66
Bensin 1,55 – 2,16 1,07 – 1,49
Ester fosfat 4.4 3
Oli SAE 30 2.2 1.5
Air laut 3,39 2,34
Asam sulfat 4.3 3.0
Air 3.12 2.15
Air – Glikol 5 3.4
Emulsi air – minyak 3.3 2.3
Nilai B bervariasi tergantung pada keadaan materi dan dalam beberapa kasus suhu. Dalam cairan, jumlah gas terlarut berdampak besar pada nilainya. Nilai B yang tinggi menunjukkan bahwa suatu material menahan kompresi, sedangkan nilai yang rendah menunjukkan bahwa volume berkurang cukup besar di bawah tekanan yang seragam.
Secara umum, materi padat hampir tidak dapat dikompresi, cairan dapat dikompresi sangat sedikit dan hanya materi dalam bentuk gas yang tidak mempertahankan volume tertentu dan dapat dikompresi. Misalnya, dalam botol butana, gasnya sangat padat.
Rumus Modulus Massal
Modulus curah suatu bahan dapat diukur dengan difraksi bubuk, menggunakan sinar-X, neutron, atau elektron yang diarahkan pada sampel bubuk atau mikrokristalin. Itu dapat dihitung menggunakan rumus berikut:
Modulus volumetrik (B) = tegangan volumetrik / regangan volumetrik
Ini sama dengan mengatakan bahwa itu sama dengan perubahan tekanan dibagi dengan perubahan volume dibagi dengan volume awal:
Modulus volume ( B ) = (p 1 – p 0 ) / [(V 1 – V 0 ) / V 0 ]
Di sini p 0 dan V 0 masing-masing adalah tekanan dan volume awal, dan p 1 dan V1 adalah tekanan dan volume yang diukur setelah kompresi.
Elastisitas modulus curah juga dapat dinyatakan dalam bentuk tekanan dan densitas:
B = (p 1 – p 0 ) / [(ρ 1 – ρ 0 ) / ρ 0 ]
Di sini, ρ 0 dan ρ 1 adalah nilai kerapatan awal dan akhir.
Contoh Perhitungan
Modulus volume dapat digunakan untuk menghitung tekanan hidrostatik dan densitas cairan. Perhatikan, misalnya, air laut di titik terdalam samudra, Palung Mariana. Dasar parit adalah 10.994 m di bawah permukaan laut.
Tekanan hidrostatik di Palung Mariana dapat dihitung sebagai:
p 1 = ρ * g * h
Dimana p 1 adalah tekanan, ρ adalah kerapatan air laut di permukaan laut, g adalah percepatan gravitasi, dan h adalah tinggi (atau kedalaman) kolom air.
p 1 = (1022 kg / m 3 ) (9,81 m / s 2 ) (10994 m )
p 1 = 110 x 10 6 Pa atau 110 MPa
Mengetahui bahwa tekanan di permukaan laut adalah 105 Pa, massa jenis air di dasar parit dapat dihitung:
ρ 1 = [(p 1 – p) ρ + K * ρ) / K
ρ 1 = [[(110 x 10 6 Pa) – (1 x 10 5 Pa)] (1022 kg / m 3 )] + (2,34 x 10 9 Pa) (1022 kg / m 3 ) / (2, 34 x 10 9 PA)
ρ 1 = 1070 kg / m 3
Apa yang bisa Anda lihat dari ini? Meskipun ada tekanan yang sangat besar pada air di dasar Palung Mariana, namun tidak terlalu padat!
Referensi
Espasa. (S/F). Keadaan bahan. Planet Redaksi. Tersedia di http://espasa.planetasaber.com/AulaSaber/ficha.aspx?ficha=16957
Ruiz, C. dan Osorio Guillén, J. (2011). Studi teoritis tentang sifat elastis mineral. Teknik dan Sains. Tersedia di file:///C:/Users/isabeljolie/Downloads/Dialnet-EstudioTeoricoDeLasPropiedadesElasticasDeLosMinera-3913114.pdf
Gilman, J. (1969). Mikromekanika aliran dalam padatan. McGraw-Hill.